Der weltweite Marktwert für Brennstoffzellen betrug im Jahr 2022 11,07 Milliarden US-Dollar und soll bis 2031 108,1 Milliarden US-Dollar erreichen. Darüber hinaus wird der globale Brennstoffzellenmarkt im Prognosezeitraum ab 2023 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 27,4 % wachsen -2031.  

Eine elektrochemische Brennstoffzelle besteht aus einem Brennstoff (häufig Wasserstoff) und einem Oxidationsmittel (typischerweise Sauerstoff), die durch zwei Redoxreaktionen Strom erzeugen. Die chemische Reaktion in Brennstoffzellen erfordert eine kontinuierliche Zufuhr von Brennstoff und Sauerstoff (meist aus Frischluft). Allerdings stammt die chemische Energie in einer Batterie aus Metallen und deren Ionen oder Oxiden, die bereits in der Zelle vorhanden sind, außer bei Flow-Batterien. Durch den Einsatz von Brennstoff und Sauerstoff können Brennstoffzellen kontinuierlich Strom erzeugen.

Arten von Brennstoffzellen 

Es gibt verschiedene Arten von Brennstoffzellen. Die wichtigsten Klassifizierungen sind wie folgt:

Festoxid-Brennstoffzelle: Der Elektrolyt von Festoxid-Brennstoffzellen (SOFCs) ist eine zähe, nicht poröse Keramikverbindung. SOFCs haben einen Wirkungsgrad von etwa 60 % bei der Umwandlung von Brennstoff in Elektrizität. Die Gesamtbrennstoffeffizienz kann 85 % übersteigen, wenn Abwärme erfasst und genutzt wird (Kraft-Wärme-Kopplung).

Eine SOFC kann bei Temperaturen von bis zu 1.830 °F (1.830 °C) betrieben werden. Da für den Hochtemperaturprozess kein Edelmetallkatalysator erforderlich ist, sind die Prozesskosten geringer. 

Phosphorsäure-Brennstoffzelle: Die Phosphorsäure-Brennstoffzellen (PACs) verwenden flüssige Phosphorsäure als Elektrolyt – die Säurereste innerhalb einer teflongebundenen Siliziumkarbidmatrix – und poröse Kohlenstoffelektroden, die Platinkatalysatoren enthalten.

Die PAFC-Brennstoffzelle nutzt Brennstoffzellen zur Stromerzeugung für stationäre Anwendungen, einige Brennstoffzellen können jedoch auch große Fahrzeuge wie Stadtbusse mit Strom versorgen.

Alkalische Brennstoffzelle: Alkalische Brennstoffzellen (AFCs) waren der erste Brennstoffzellentyp und der erste Brennstoffzellentyp, der elektrische Energie und Wasser für Raumfahrzeuge erzeugen konnte. Die Elektroden und die Kathode bestehen aus unedlen Metallen und verwenden keine Edelmetalllösung als Elektrolyt. Der Einsatz von Polymermembranen als Elektrolyte in AFCs hat in den letzten Jahren zugenommen. Diese Brennstoffzellen ähneln herkömmlichen PEM-Brennstoffzellen, verwenden jedoch anstelle einer sauren Membran eine alkalische Membran.

Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle:

Die Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle wird auch als Polymerelektrolytmembran bezeichnet. Diese Brennstoffzellen weisen im Vergleich zu anderen Typen eine hohe Leistungsdichte und ein geringes Gewicht und Volumen auf. Ein Elektrolyt besteht aus einem festen Polymer und die Elektroden enthalten porösen Kohlenstoff, der einen Platinkatalysator enthält. Sie arbeiten ausschließlich mit Wasserstoff, Luftsauerstoff und Wasser. Typischerweise produzieren sie Wasserstoff aus Speichertanks oder Reformern.

Globale Marktdynamik für Brennstoffzellen

Treiber: 

Ein wachsender Markt für tragbare Geräte, staatliche Vorschriften zur Reduzierung der Umweltverschmutzung und eine bessere Effizienz von Brennstoffzellen sind die Hauptfaktoren, die diesen Markt antreiben. In den kommenden Jahren wird das Bewusstsein für Brennstoffzellen zunehmen, was einen größeren Einfluss auf Brennstoffzellen bedeutet. 

Einschränkungen: Brennstoffzellenmärkte und -industrien stehen vor mehreren Hindernissen, darunter die hohen Kosten des Katalysators, die einem höheren Preis für Brennstoffzellen entsprechen, und der Mangel an Brennstoffzellen-Infrastruktur. In den kommenden Jahren wird erwartet, dass die Kosten einer Brennstoffzelle aufgrund des technologischen Fortschritts sinken werden.

Herausforderungen: Die Einbettung hocheffizienter drahtloser Technologien in aktuelle Innovationen dürfte ein breiteres Publikum erreichen. Mehrere Player bieten innovative Produkte auf dem Markt an. Zukünftig wird sich der Wettbewerb durch Technologien wie neuartige Brennstoffzellen verschärfen.

Wachstum: Brennstoffzellen bergen ein erhebliches Entwicklungspotenzial auf globaler Ebene. Trotz seiner Reife wird der Markt in den nächsten sechs Jahren wahrscheinlich erheblich zur Weltwirtschaft beitragen.

Auswirkungen von Covid-19 auf den globalen Kraftstoffmarkt

Die Internationale Energieagentur berichtet, dass die Covid-19-Krise den Ausbau erneuerbarer Energiekapazitäten erheblich beeinträchtigt hat. Eine Kombination aus der weltweiten Rezession von Covid-19 und IEA-Forschung prognostiziert einen Rückgang der Neuinstallationen erneuerbarer Energien weltweit im Jahr 2020 aufgrund des erwarteten Rückgangs der Neuinstallationen erneuerbarer Energien. 

Dieser Ausbruch wird Auswirkungen auf die globalen Lieferketten für wasserstoffbasierte Technologien haben, für die eine koordinierte Lieferkette und eine erhebliche Menge an Kapital erforderlich sind. 

Die IEA stellt fest, dass der aktuelle Wasserstoffbedarf von Ölraffinerien, Stahlproduzenten und Chemieunternehmen durch den Ausbruch von Covid-19 beeinträchtigt wird. Ein IEA-Bericht prognostiziert bis 2020 eine Reduzierung des Benzinverbrauchs um 9 %, des Dieselverbrauchs um 6 % und des Kerosinverbrauchs um 26 %, während die Nachfrage nach aus Wasserstoff hergestellten Schlüsselchemikalien (wie Methanol) um 7 % zurückgehen wird. 

Regionale Analyse des globalen Brennstoffzellenmarktes

Im Prognosezeitraum 2021–2028 wird der asiatisch-pazifische Raum der größte Markt sein, da in der Region eine hohe Nachfrage nach neuen Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb bestehen wird. Darüber hinaus wird die zunehmende Stromerzeugung aus saubereren Energiequellen wahrscheinlich die Fortschritte auf dem Markt für Brennstoffzellentechnologie in der Region vorantreiben. 

Hauptakteure auf dem globalen Brennstoffzellenmarkt

Mehrere führende und prominente Wettbewerber auf dem globalen Brennstoffzellenmarkt sind:

• SFC-Energie
• Plug Power Inc.
• Proton Power Systems Plc
• Vereinigte Technologien
• Itm Power Plc
• Afc Energy Plc
• Ballard Power Systems Inc.
• Brennstoffzellenenergie Inc.
• Wasserstoff
• Fuji Electric India Pvt Ltd.
• Andere

Wichtige Entwicklungen im Bereich des globalen Brennstoffzellenmarktes

• Im Jahr 2021 ist FC move-HD+ Ballards neuestes Hochleistungs-Leistungsmodul für Busse, mittelschwere und schwere Lkw und stellt die 8. Generation des Produkts des Unternehmens dar.
• Im Oktober 2019 unterzeichnete Ballard Power einen Vertrag mit dem Berliner Unternehmen BEHALA über die Lieferung von drei FCveloCity-Brennstoffzellenmodulen mit 100 Kilowatt (kW). In Elektra werden Brennstoffzellen zur Herstellung emissionsfreier Schubboote eingesetzt. Neben dem Gütertransport zwischen Berlin und Hamburg wird das Schubschiff auch Personen zwischen Berlin und Hamburg befördern.
• Im Oktober 2019 schloss SFC Energy einen Vertrag mit Aurorahut, einem finnischen Energieunternehmen, ab. AuroraHut wird im Rahmen der Vereinbarung die EFOY-Brennstoffzelle in seinen neuen Ganzjahres-Iglu-Hausbooten für höchst individuelle Ferien einsetzen. Brennstoffzellen bieten eine geräuschlose, umweltfreundliche und vollautomatische Energiequelle für jedes Iglu.
• Im März 2019 führte das Unternehmen Plug Power eine wasserstoffbasierte Brennstoffzelle in sein Sortiment ein. Der ProGen-30-kW-Motor ist eine kostengünstige Lösung für die heutigen Anwendungsfälle von Elektrofahrzeugen (EV), einschließlich hoher Auslastung, längerer Laufzeit und zuverlässiger Leistung in rauen Umgebungen, schneller Betankung und Nullemissionen. Die branchenführenden Produkte von ProGen erleichtern Erstausrüstern (OEMs) die Einführung nachhaltiger Brennstoffzellenenergie.

Segmentanalyse des Brennstoffzellenmarktes

Die globale Marktsegmentierung für Brennstoffzellen besteht aus Typ, Anwendung und Region.

Segmentierung nach Typ

• Festoxid-Brennstoffzelle
• Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle
• Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen (Mcfc)
• Phosphorsäure-Brennstoffzelle (Pafc)
• Andere
  • Direkt-Methanol-Brennstoffzellen (Dmfc)
  • Alkalische Brennstoffzellen (Afc)
  • Direkt-Kohlenstoff-Brennstoffzellen (Dcfc)

Segmentierung nach Anwendung

• Tragbar
• Stationär
• Transport

Segmentierung nach Region

Nordamerika

• Die USA
• Kanada
• Mexiko

Europa

• Westeuropa
  • Großbritannien
  • Deutschland
  • Frankreich
  • Italien
  • Spanien
  • Restliches Westeuropa
• Osteuropa
  • Polen
  • Russland
  • Restliches Osteuropa

Asien-Pazifik

• China
• Indien
• Japan
• Australien und Neuseeland
• ASEAN
• Rest des asiatisch-pazifischen Raums

Naher Osten und Afrika (MEA)

• Vereinigte Arabische Emirate
• Saudi-Arabien
• Südafrika
• Rest von MEA

Südamerika

• Brasilien
• Argentinien
• Rest von Südamerika